教科版物理选修3-1《1.4电势能电势与电势差》课件
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1、第一章 静电场,4 电势能 电势与电势差,1.知道电场力做功的特点,掌握电场力做功与电势能变化的关系. 2.理解电势能、电势、电势差的概念,掌握电势差的计算公式. 3.知道什么是等势面,并能理解等势面的特点.,学习目标,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,1,一、电场力做功的特点,图1(a)、(b)、(c)分别表示匀强电场(场强为E)中的q0电荷沿不同路径从A到B.,图1,(1)计算(a)、(b)、(c)三种情况下电场力做的功分别是多少?,答案,(a)中电场力做的功Wq0Ed. (b)中在线段AC上电场力做的功W1q0E|AC|cos q0Ed.在线段BC上做的功W20,总功WW
2、1W2q0Ed. (c)中在垂直于电场方向的各线段上电场力不做功,在沿着电场方向的各线段上电场力做功之和为Wq0Ed.,(2)通过计算你发现了什么?,通过计算发现,在匀强电场中沿不同路径由A运动到B,电场力做功相同,说明电场力做功与路径无关,只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的位置有关.,答案,1.电场力做功的特点:电场力对某电荷所做的功,与该电荷的电荷量_ (选填“有关”或“无关”),与电荷经过的路径_(选填“有关”或“无关”),该结论在任何电场中均成立. 2.电场力做功与_做功相似,只要初、末位置确定了,移动电荷q做的功就是确定值.,有关,无关,重力,判断下列说法的正误. (1)电荷从电场
3、中的A点运动到B点,路径不同,电场力做功的大小就可能不同.( ) (2)电荷从电场中的某点开始出发,运动一段时间后,又回到了该点,则电场力做功为零.( ) (3)正电荷沿着电场线运动,电场力对正电荷做正功,负电荷逆着电场线运动,电场力对负电荷做正功.( ) (4)在匀强电场中,电场力做功与路径无关,在非匀强电场中,电场力做功与路径有关.( ),(1)物体从高处向低处运动,重力做什么功?物体的重力势能如何变化?重力做功和物体的重力势能变化有什么关系?,二、电势能,重力做正功 重力势能减少 WGEp1Ep2,答案,(2)正电荷顺着电场线移动,电场力做什么功?电荷的电势能如何变化?负电荷顺着电场线移
4、动,电场力做什么功?电荷的电势能如何变化?电势能的变化与电场力做功有什么关系?,电场力做正功 电势能减少 电场力做负功 电势能增加 W电Ep1Ep2,答案,1.电势能:电荷在静电场中也具有势能,这种势能叫做_,用符号_表示. 2.电场力做功与电势能变化的关系:WAB_,即电场力做正功,电势能_,电场力做负功,电势能_. 3.电荷在某点的电势能,等于把它从这点移动到_位置时静电力做的功. 4.电势能具有相对性 电势能零点的规定:通常把电荷在离场源电荷_处或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.,电势能,Ep,EpAEpB,减少,增加,无穷远,无限远,判断下列说法的正误. (1)电场力做正功,电荷的
5、电势能减少,电场力做负功,电荷的电势能增加.( ) (2)正电荷和负电荷沿着电场线运动,电势能均减少.( ) (3)确定电荷在某点的电势能应先规定零势能点.( ) (4)因电势能有正负之分,所以电势能是矢量.( ),(1)在图1中将电荷量分别为q、2q的电荷分别从A点移到B点,两电荷电势能的变化是否相同?电势能的变化与电荷量的比值是否相同?这个比值与电荷量有关吗?,三、电势与电势差,答案,图1,电势能的变化EpAEpBWABEqLcos 与电荷量q成正比,故两电荷电势能的变化不同,但电势能的变化与电荷量的比值定值,与电荷量q无关,只与A、B两点位置有关.,(2)若取B点为零势能点,两电荷在A点
6、的电势能分别为多大?电势能与电荷量的比值分别为多大?,两电荷在A点的电势能EpA分别为qELcos 、2qELcos .虽然电势能不同,但与电荷量的比值相同,都为ELcos .,答案,1.电势 (1)定义:电荷在电场中某一点的_与它的_的比值. (2)表达式: ,单位为_,符号为_. 电场中某点的电势与检验电荷q_,取决于电场本身. (3)电势是_量,只有大小,没有方向,但有正负之分,电势为正表示比零电势_,电势为负表示比零电势_. (4)零电势点选取原则:一般选_或_为零电势点,只有选取了零电势点才能确定某点的电势大小. (5)沿电场线方向,电势逐渐_.,电荷量,电势能,伏特,V,低,无关,
7、标,降低,无穷远处,大地,高,2.电势差:电场中两点电势的差值. (1)电势差的计算公式:UAB_,UBA_,UABUBA. (2)电场力做功与电势差的关系:WAB_或UAB . (3)电场中两点间的电势差与零电势点的选择_(选填“有关” 或 “无关”). (4)电势差是_,若UAB为正值,则A点的电势比B点的电势_;若UAB为负值,则A点的电势比B点的电势_. (5)电势差的单位和电势的单位相同,均为_,符号是_.,BA,AB,qUAB,低,无关,标量,伏特,高,V,判断下列说法的正误. (1)电势有正负之分,因而是矢量.( ) (2)电荷在电势高处具有的电势能大.( ) (3)沿电场线方向
8、电势降低,与试探电荷的电性无关.( ) (4)电势差与电势一样,是相对量,与零电势点的选取有关.( ) (5)A、B两点的电势差是恒定的,与零电势的选取无关,所以UABUBA.( ),(1)类比地图上的等高线,简述什么是等势面?,四、等势面,电场中电势相等的各点构成的面,答案,(2)当电荷从同一等势面上的A点移到B点时,电荷的电势能是否变化?电场力做功情况如何?,不发生变化 电场力不做功,答案,1.等势面的特点 (1)在等势面上移动电荷时静电力_. (2)电场线跟等势面垂直,并且由电势_的等势面指向电势_的等势面. (3)等势面密的地方,电场强度较_;等势面疏的地方,电场强度较_. (4)任意
9、两个等势面都不相交.,强,不做功,低,弱,高,2.几种常见电场的等势面(如图2所示),图2,(1)点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面. (2)等量异号点电荷的等势面:点电荷的连线上,从正电荷到负电荷电势越来越低,中垂线是一条等势线. (3)等量同号点电荷的等势面:等量正点电荷连线的中点电势最低,中垂线上该点的电势最高,从中点沿中垂线向两侧,电势越来越低.等量负点电荷连线的中点电势最高,中垂线上该点的电势最低.从中点沿中垂线向两侧,电势越来越高. (4)匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的平面.,2,题型探究,一、静电力做功与电势能变化的关系,1.静电力做功的特点: (1)静电
10、力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关,但是与具体路径无关,这与重力做功特点相似. (2)静电力做功的特点不受物理条件限制,不管静电力是否变化,是否是匀强电场,是直线运动还是曲线运动,静电力做功的特点不变. 2.静电力做功与电势能变化的关系: (1)WABEpAEpB. 静电力做正功,电势能减小;静电力做负功,电势能增加. (2)正电荷在电势高的地方电势能大,而负电荷在电势高的地方电势能小.,例1 将带电荷量为6106 C的负电荷从电场中的A点移到B点,克服静电力做了3105 J的功,再从B移到C,静电力做了1.2105 J的功,则 (1)电荷从A移到B,再从B移到C的过程中电势能共改变了多少
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